17.2 电动机转动的原理（教学课件）物理新教材沪粤版九年级下册

该初中物理课件围绕电动机转动原理，核心讲解通电导体在磁场中的受力规律、换向器作用及电动机工作原理。课堂导入从上节课观察电动机定子与转子结构提出猜想，结合动圈式扬声器、磁浮列车实例，通过实验验证猜想，搭建前后知识联系的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线（活动1用控制变量法探究受力方向，活动2分析线圈平衡位置问题），科学思维上构建“现象-规律-应用”逻辑链，科学态度与责任方面凸显换向器技术价值及电动机实际应用。帮助学生提升探究能力与应用意识，为教师提供清晰的实验活动设计与重难点指导。

沪粤版 九年级下册 第十七章 电动机与发电机 17.2 电动机转动的原理 学习目标 1．科学观念：掌握通电导体在磁场中的受力规律，理解换向器作用及电动机工作原理； 2．科学思维：用控制变量法探究受力方向影响因素，建立“现象—规律—应用”的逻辑链； 3．科学探究：规范完成验证实验，分析线圈转动问题并提出解决方案； 4．科学态度与责任：感知技术发明（换向器）的价值，培养用物理知识解释科技的意识。 重点难点 1．验证磁场对通电导体有力的作用； 2．掌握受力方向与电流、磁场方向的关系； 3．理解电动机工作原理及换向器作用。 1．用控制变量法设计受力方向的探究实验； 2．解释平衡位置线圈的运动特点及换向器的核心作用； 3．分析电动机不转动的原因。 上节课我们拆开电动机，发现它由定子（磁体）和转子（线圈）组成，进而猜想“电动机转动可能是磁场对通电线圈有力的作用”。今天我们就用实验验证这个猜想！动圈式扬声器通电后能发出声音，正是线圈在磁场力作用下带动振膜振动；再看磁浮列车，依靠轨道与车身间的磁场力实现悬浮与前进——这些都与我们的猜想密切相关。 情景引入 01 CONTENTS 探究磁场中的通电导体受到的作用力 探究新知 02 换向器的作用 03 电动机的工作原理 PART ONE 探究磁场中的通电导体受到的作用力 实验主题 活动1——验证猜想：磁场对通电导体的作用力 探究磁场中的通电导体是否受力及受力方向的影响因素 实验准备 实验装置：对照教材图，选择(a)(b)或(c)装置（推荐(a)：蹄形磁铁、金属棒AB、电源、开关、导线）； 控制变量法：探究受力方向时，分别控制磁场/电流方向不变，研究单一变量的影响。 实验步骤 活动1——验证猜想：磁场对通电导体的作用力 阶段1：验证“受力是否存在”将金属棒AB放入蹄形磁铁磁场中（与磁感线垂直），连接电路； 闭合开关，观察金属棒AB是否运动（记录现象：运动/不动）； 移开蹄形磁铁，重复步骤，观察金属棒是否运动（对比实验）。 阶段2：探究“受力方向的影响因素” 1. 保持磁场方向不变，改变电源正负极（改变电流方向），闭合开关，观察金属棒运动方向； 2. 恢复电流方向，反转蹄形磁铁（改变磁场方向），闭合开关，观察金属棒运动方向； 3. 同时改变电流和磁场方向，观察运动方向变化，记录实验数据。 实验结论 通电导体在磁场中会受到磁场对它的作用力；力的方向跟磁场的方向和导体中电流的方向都有关系（同时反向，受力方向不变）。 视频欣赏：磁体在磁场中的受力作用 活动主题 活动2——通电线圈在磁场中的运动 探究线圈在磁场中的运动特点，为理解电动机原理铺垫 活动准备 器材：教材图所示的线圈模型、蹄形磁铁、电源、开关、导线； 观察重点：线圈转动的角度、停止的位置及原因。 活动步骤与现象分析 使线圈平面与磁感线平行（图a），闭合开关： 现象：线圈转动（绿色边与红色边电流方向不同，受力方向相反，形成转动力矩）； 原理：线圈两边受力相反且不共线，带动线圈绕轴转动。 观察线圈转动过程，直至停止（图b）： 停止位置：线圈平面与磁感线垂直（定义为“平衡位置”）； 停止原因：线圈两边受力大小相等、方向相反且在同一直线上，二力平衡，线圈无法继续转动。 核心问题：如何让线圈越过平衡位置后持续转动？ PART TWO 换向器的作用 关键部件——换向器的作用 换向器的结构 组成：两个彼此绝缘的金属半圆环； 连接方式：半圆环分别接线圈两端，通过电刷连接电源两极（电刷固定，半圆环随线圈转动）。 换向器的作用 换向器作用是每当线圈刚转过平衡位置,换向器就能自动改变线圈中电流的方向，使线圈继续转动下去。 PART TWO 电动机的工作原理 电动机的工作原理与应用 直流电动机工作原理 阶段1（图a）：线圈在初始位置，电流路径“电刷4→半环2→线圈→半环1→电刷3”，c边受力向上、a边受力向下，线圈逆时针转动； 阶段2（图b）：线圈转至平衡位置，电刷与半圆环绝缘部分接触，线圈无电流、不受力，依靠惯性越过平衡位置； 阶段3（图c）：线圈越过平衡位置，半圆环随线圈转动，电流路径变为“电刷4→半环1→线圈→半环2→电刷3”，c边受力向下、a边受力向上，线圈持续逆时针转动。 电动机的工作原理与应用 直流电动机工作原理 阶段1（图a）：线圈在初始位置，电流路径“电刷4→半环2→线圈→半环1→电刷3”，c边受力向上、a边受力向下，线圈逆时针转动； 阶段2（图b）：线圈转至平衡位置，电刷与半圆环绝缘部分接触，线圈无电流、不受力，依靠惯性越过平衡位置； 阶段3（图c）：线圈越过平衡位置，半圆环随线圈转动，电流路径变为“电刷4→半环1→线圈→半环2→电刷3”，c边受力向下、a边受力向上，线圈持续逆时针转动。 通电导体在磁场中受到力的作用使线圈转动，同时通过换向器及时改变线圈中的电流方向，以保持线圈的持续转动。用直流电源供电的电动机称为直流电动机。 电动机的工作原理与应用 典型应用 动圈式扬声器 结构：永磁体、线圈、振膜； 原理：随声音变化的电流通过线圈，在磁场力作用下线圈带动振膜振动发声。 特殊电动机 步进电动机：精准控制转动角度，应用于摄像机、打印机、机器人； 直线电动机：沿直线运动，应用于磁浮列车、激光切割设备。 电动机的优点：构造简单、造价低、效率高、控制方便、无污染。 课堂小结 布置作业 1．矩形铜线框在某磁场中的位置如图所示，ab、bc、ed和fe段都受到该磁场的作用力，下列哪两段受到该磁场的作用力方向相同（　　） A．ab段与bc段 B．ab段与ed段 C．ab段与fe段 D．fe段与ed段 【答案】B 【答案】通电线圈在磁场中受力转动     垂直 2．某校刚刷完地坪漆的地下室内。弥漫着刺鼻的油漆味。为加快排出易燃、有毒气体，兴趣小组设计了如图所示的可调直流排气扇。直流电动机的工作原理是______。在讨论时，物理老师指出该方案的不足：每当线圈平面转过与磁感线相______（平行/垂直）的位置时，换向器自动改变线圈中电流的方向，电路处于“通路→断路→通路”快速切换状态，极易激发电火花，成为火灾隐患。 3．如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB的运动方向是（　　） A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向上 D．竖直向下 【答案】A 4．白炽灯是一种电流通过灯丝，灯丝发热发光的照明电器，将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，如图所示，可以观察到灯丝______，说明______，由此原理可以制成______。 【答案】晃动     通电导体在磁场中受力     电动机 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING Lavf58.12.100 $